JP5399969B2

JP5399969B2 - 膨張コンクリートのスランプロス低減方法

Info

Publication number: JP5399969B2
Application number: JP2010082848A
Authority: JP
Inventors: ひとみ竹津; 豊安藤; 憲一安久; 繁憲松井; 章北川; 将広山下
Original assignee: Sumitomo Osaka Cement Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Osaka Cement Co Ltd
Priority date: 2010-03-31
Filing date: 2010-03-31
Publication date: 2014-01-29
Anticipated expiration: 2030-03-31
Also published as: JP2011213535A

Description

本発明は、膨張コンクリートのスランプロス低減方法に関し、特に、膨張材を多く含み、高流動コンクリートのスランプロスを低減する方法に関するものである。

従来より、コンクリート構造物、特にコンクリート管の製造において、外圧強度（社団法人日本下水道協会規格ＪＳＷＡＳＡ−６「下水道小口径管推進工法用鉄筋コンクリート管」の外圧試験７．１等）を確保するために、膨張材の量を多く配合したコンクリートを用いている。
しかし、膨張材の量を多くすると、コンシステンシーのロスが大きく、打設可能な時間の確保が難しく、混練り量の調整等を実施しなければならず、効率が劣っているのが現状である。
特に高流動コンクリートにおいては、スランプフローや充填性が期待されているため、スランプロスは低減したいという要望がある。

そこで、高流動コンクリートに関し、スランプロスを低減する方法が、従来より種々研究されてきた。
特開平１１−７９８１４号公報（特許文献１）には、セメント、水、細骨材、粗骨材及びセメント分散剤を含有するコンクリート組成物であって、水／セメント比が４５〜７０％、単位水量が１６０〜２００ｋｇ／ｍ^３、細骨材の単位量が７００〜１０００ｋｇ／ｍ^３及び粗骨材の単位量が７５０〜１１００ｋｇ／ｍ^３であり、且つセメント１００重量部当たり下記のセメント分散剤を０．０５〜１．５重量部の割合で含有して成ることを特徴とするコンクリート組成物が開示されている。
しかし、該コンクリート組成物は、特定の構造の有機分散剤を配合するものである。

また、特開平６−１００３４０号公報（特許文献２）には、Ｃ_３Ｓ５１〜５７重量％Ｃ_２Ｓ２０〜２６重量％Ｃ_３Ａ６〜８重量％Ｃ_４ＡＦ１１〜１３重量％なるクリンカー鉱物組成を有するスランプロスの少ないセメントが、特開平９−８６９７６号公報（特許文献３）には、クリンカー中の４ＣａＯ・Ａｌ_２Ｏ_３・Ｆｅ_２Ｏ_３が１３重量％以下、３ＣａＯ・Ａｌ_２Ｏ_３が５重量％以下、残部が３ＣａＯ・ＳｉＯ_２及び２ＣａＯ・ＳｉＯ_２で、石膏を３〜７重量％含むブレーン比表面積が３０００〜４５００ｃｍ^２／ｇのセメント組成物であって、該石膏が半水石膏１０〜３５重量％、不溶性無水石膏２０〜４５重量％で残部が二水石膏からなる割合のものであり、該組成物に高性能ＡＥ減水剤が添加されている高流動性セメント組成物が、特開平１０−１５２３５９号公報（特許文献４）には、１３重量％以下の４ＣａＯ・Ａｌ_２Ｏ_３・Ｆｅ_２Ｏ_３、５重量％以下の３ＣａＯ・Ａｌ_２Ｏ_３を含み、残部が３ＣａＯ・ＳｉＯ_２及び２ＣａＯ・ＳｉＯ_２よりなるクリンカーと３〜７重量％の石膏で構成され、半水石膏量が全石膏に対して３７重量％以上且つセメント成分全体に対して２．５重量％以下であり、無水石膏量が全石膏に対して３５重量％以下である、ブレーン比表面積が３０００〜４５００ｃｍ^２／ｇのセメント成分に更に高性能ＡＥ減水剤を添加した高流動性セメント組成物が開示されている。
これらの高流動性セメント組成物は、セメントクリンカーの鉱物組成を特定のものに限定しているものである。セメントクリンカーの鉱物組成を特定のものとするものに特開平９−８６９７６号公報（特許文献３）や特開平１０−１５２３５９号公報（特許文献４）がある。

また、上記従来のコンクリート組成物では、膨張材の量を多く含むコンクリートのスランプロスの低減がまだ十分に図れていなかった。

特開平１１−７９８１４号公報特開平６−１００３４０号公報特開平９−８６９７６号公報特開平１０−１５２３５９号公報

本発明の目的は、膨張材の配合量が多いコンクリート材料のコンシステンシーのロスを低減し、一定時間経過後も所定のスランプフローを有する、膨張コンクリートのスランプロス低減方法を提供することである。
また更に上記目的に加えて、高流動性を有する、膨張コンクリートのスランプロス低減方法を提供することである。
更に、社団法人日本下水道協会規格ＪＳＷＡＳＡ−６「下水道小口径管推進工法用鉄筋コンクリート管」の外圧試験７．１に準じて測定した外圧強度が２００ｋＮ／ｍ以上となる、膨張コンクリートのスランプロス低減方法を提供することである。

本発明は、コンクリート材料について種々研究を重ねた結果、膨張材を１００ｋｇ／ｍ^３以上含むコンクリート材料に、高性能減水剤、スランプロス低減剤及び遅延剤の３種の混和剤を所定割合で配合することにより、膨張コンクリートのスランプのロスを低減することができることを見出したものである。

本発明の膨張コンクリートのスランプロス低減方法は、セメント、膨張材、細骨材、粗骨材、高性能減水剤、スランプロス低減剤、遅延剤及び水を含むコンクリート材料中、膨張材は１００ｋｇ／ｍ^３以上含まれ、高性能減水剤は膨張材に対して４．２〜８．０質量％、スランプロス低減剤は高性能減水剤に対して２０〜３０質量％、遅延剤は高性能減水剤に対して２〜３質量％含まれるように配合してなることを特徴とする、膨張コンクリートのスランプロス低減方法である。

好適には、上記本発明の膨張コンクリートのスランプロス低減方法において、水／（セメント及び膨張材）質量比が、２０〜４０％であることを特徴とする。

本発明の膨張コンクリートのスランプロス低減方法によると、所定時間経過後もスランプのロスを有効に低減することができる。従って、一定の時間、打設可能な時間が確保でき、ライン化された工場においても混練り量を増やすことか可能となる。また、スランプロスの低減が図られるため、高流動性を有することができる。
更に、下記実施例で記載する社団法人日本下水道協会規格ＪＳＷＡＳＡ−６「下水道小口径管推進工法用鉄筋コンクリート管」の外圧試験７．１に準じて測定した外圧強度を２００ｋＮ／ｍ以上とすることできる。

膨張材を１００ｋｇ／ｍ^３配合した、種々の膨張コンクリートのスランプフロー値を示す棒グラフである。膨張材を１２０ｋｇ／ｍ^３配合した、種々の膨張コンクリートのスランプフロー値を示す棒グラフである。膨張材を１６０ｋｇ／ｍ^３配合した、種々の膨張コンクリートのスランプフロー値を示す棒グラフである。膨張材を１００ｋｇ／ｍ^３配合した、種々の膨張コンクリートの充填高さ値を示す棒グラフである。膨張材を１２０ｋｇ／ｍ^３配合した、種々の膨張コンクリートの充填高さ値を示す棒グラフである。膨張材を１６０ｋｇ／ｍ^３配合した、種々の膨張コンクリートの充填高さ値を示す棒グラフである。社団法人日本下水道協会規格ＪＳＷＡＳＡ−６「下水道小口径管推進工法用鉄筋コンクリート管」の外圧試験７．１に準じて測定した外圧試験の概要を示す図である。

本発明を以下の好適例を例示しつつ説明するが、これらに限定されるものではない。
本発明の膨張コンクリートのスランプロス低減方法は、セメント、膨張材、細骨材、粗骨材、高性能減水剤、スランプロス低減剤（商品名ＴＫ４０００、花王株式会社製）、遅延剤及び水を含むコンクリート材料中、膨張材は１００ｋｇ／ｍ^３以上含まれ、高性能減水剤は膨張材に対して４．２〜８．０質量％、スランプロス低減剤は高性能減水剤に対して２０〜３０質量％、遅延剤は高性能減水剤に対して２〜３質量％含まれるように配合してなるコンクリート材料を適用する。
このように、所定の配合割合で、高性能減水剤、スランプロス低減剤及び遅延剤を組み合わせて用いることにより、膨張コンクリートのスランプロスを低減することができる。

ここで、スランプロスの低減は、コンクリート材料を混練後、４５分経過後も、「高流動コンクリート施工指針の試験方法（土木学会基準）スランプフロー試験」に準拠して測定してスランプフロー値が６０ｃｍ以上を保持し、また充てん性装置を用いた間隙通過性試験（ＪＳＣＥ−Ｆ５１１−２００７）において鉄筋間隔を３０ｍｍのランク１（Ｒ１）で測定して３００ｍｍ以上を保持しているものを、スランプロスの低減が図られたものとした。

本発明の膨張コンクリートのスランプロス低減方法における膨張コンクリート材料中に含まれる膨張材は、１００ｋｇ／ｍ^３以上含まれるものである。即ち、コンクリート中、膨張材を１００ｋｇ以上含むことを意味する。
これは、例えばコンクリートヒューム管等の製造において、外圧試験により強度試験を実施するが、外圧強度を大きくするには、膨張材の配合量を多くする必要があり、膨張材の量を増加によりコンシステンシーのロスが大きくなる。よって、本発明は、かかる膨張材の配合量が多い、膨張コンクリートのスランプロスを低減するものであるからである。
膨張材としては、カルシウムサルフォアルミネート系、生石灰系、もしくは両者を混合したものを例示することができる。

また、膨張コンクリート材料に含まれるセメントとしては、水硬性カルシウムシリケート化合物を主体とするセメントであればその種類は限定されず、普通、早強などの各種ポルトランドセメント、高炉セメント、シリカセメント及びフライアッシュセメントの各種混合セメントや、白色ポルトランドセメント、アルミナセメント、及びカルシウムアルミネート系、カルシウムサルフォアルミネート系、カルシウムフルオロアルミネート系等の超速硬系セメント等、市場で入手できる種々のセメントを例示することができ、これらを単独で、あるいは混合して用いることができる。

また、膨張コンクリート材料中に含まれる細骨材や粗骨材としては、特に限定されるものではなく通常使用されるものを用いることができ、川砂、山砂、陸砂、砕砂、海砂、珪砂１〜７号等細骨材、または珪石粉、石灰石粉等の微粉末、川砂利、砕石、軽量骨材等を例示できる。

更に、該コンクリート材料に含まれる高性能減水剤は、前記膨張材に対して、４．２〜８．０質量％の配合量で配合される。
該高性能減水剤としては、任意の公知の高性能減水剤を使用することができ、例えば
ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物等のナフタレン系、メラミンスルホン酸ホルマリン縮合物等のメラミンスルホン酸系、芳香族アミノスルホン酸ポリマー等のアミノスルホン酸系、ポリカルボン酸エステル等のポリカルボン酸系等を例示することができる。

また、該コンクリート材料中に含まれるスランプロス低減剤は、前記高性能減水剤に対して２０〜３０質量％、更には遅延剤も、前記高性能減水剤に対して２〜３質量％の配合量で配合される。
該スランプロス低減剤としては、例えば、ポリ−Ｎ−ビニルアセトアミド、ホスホン酸誘導体が、また遅延剤としては、リグニンスルフォン酸、グルコン酸塩、ポリオール高分子複合体等を例示することができる。

上記高性能減水剤、遅延剤、スランプロス低減剤を、上記配合割合で含むことにより、材料分離を起こすことなく、また得られるコンクリートの硬化不良を発生することもなく、スランプロスを低減することが可能となる。

また、本発明の上記効果を損なわない範囲で、繊維（有機繊維、無機繊維）、再乳化粉末樹脂等や、無機混和材（例えば、高炉スラグ、シリカヒューム、フライアッシュ）を含有することもできる。

上記セメント、細骨材、粗骨材、膨張材、高性能減水剤、スランプロス低減剤、遅延剤及び水、必要に応じて添加される繊維、再乳化粉末樹脂、無機混和材を配合して均一に混練りすることで、膨張コンクリート材料を調製できる。
その際には、膨張材は１００ｋｇ／ｍ^３以上配合し、高性能減水剤は膨張材に対して４．２〜８．０質量％、スランプロス低減剤は高性能減水剤に対して２０〜３０質量％、遅延剤は高性能減水剤に対して２〜３質量％の割合で含有されるように配合する。

また、混練水としての量は、使用する材料の種類や配合により変化させることができるため、一義的に決定されるものではないが、通常、水／（セメント及び膨張材）比で２０〜４０質量％とすることが好ましく、かかる配合割合であると分離抵抗性に優れた高流動コンクリートとなり、推進管として必要な圧縮強度が確保できる。

各材料を均一に配合して調製する際の、混合の条件、混合機の種類などに限定はなく、それぞれの材料を施工時に混合して用いてもよいし、予め、その一部あるいは全部を混合しておいても差し支えない。
例えば、高性能減水剤、スランプロス低減剤、遅延剤は、他の材料とともに配合されても、予めこれらの３種の混和剤を配合してもかまわない。
混合装置としては、既存の任意の装置が使用可能であり、例えば、パン型強制ミキサ、二軸強制練りミキサ、オムニミキサ、ヘンシェルミキサ、ナウタミキサ、傾動ミキサ、連続練りミキサ等公知のものを用いることができる。

本発明の膨張コンクリートの低減方法により、膨張コンクリートは、コンクリート材料を混練後、４５分経過後も、「高流動コンクリート施工指針の試験方法（土木学会基準）スランプフロー試験」に準拠して測定してスランプフロー値が６０ｃｍ以上を保持し、また充てん性装置を用いた間隙通過性試験（ＪＳＣＥ−Ｆ５１１−２００７）において鉄筋間隔を３０ｍｍのランク１（Ｒ１）で測定して３００ｍｍ以上を保持するものであり、良好なスランプロスの低減を図ることができる。
また材料分離をすることなく、更には硬化不良も起こすことなく、外圧強度に問題を生じることもなく、コンクリートヒューム管等のコンクリート製品を製造できる。
更に、社団法人日本下水道協会規格ＪＳＷＡＳＡ−６「下水道小口径管推進工法用鉄筋コンクリート管」の外圧試験７．１に準じて後述する例に記載の方法で測定した外圧強度は、２００ｋＮ／ｍとなるものである。

本発明を次の実施例及び試験例により説明するが、これらに限定されるものではない。
使用材料
コンクリート材料を調製するにあたって、以下の表１の各材料を使用して調製した。

（実施例１〜３・比較例１〜８）
上記表１に示す各材料を使用して、次の表２に示す配合割合で、セメント、膨張材、細骨材、粗骨材、高性能減水剤、スランプロス低減剤、遅延剤及び水を、パン型強制ミキサ（型番ダマカットミキサー、岡三機工（株））を用いて均質に混合して、各コンクリート材料を調製した。

得られた各コンクリート材料の性能に関し、以下の方法による試験を行った。
・スランプフロー試験
上記実施例１〜３および比較例１〜８で得られた各コンクリート材料のスランプフロー値を、「高流動コンクリート施工指針の試験方法（土木学会基準）スランプフロー試験」に準拠して測定した。スランプフローの測定は、コンクリート組成物混練り直後、４５分経過後に実施し、その結果を表３及び、図１〜３に示す。
なお、４５分経過後においても、フロー値が６０ｃｍ以上のものが良好な性能を示すものと評価した。

・充填高さ試験
上記実施例１〜３および比較例１〜８で得られた各コンクリート材料の充填高さ（ｍｍ）を、「充てん性装置を用いた間隙通過性試験（ＪＳＣＥ−Ｆ５１１−２００７）において鉄筋間隔を３０ｍｍのランク１（Ｒ１）で測定した。測定は、混練り直後、４５分経過後に実施し、その結果を表３及び、図４〜６に示す。
なお、４５分経過後においても、充填高さが３００ｍｍ以上のものが良好な性能を示すものと評価した。

上記表３より、本発明の実施例のコンクリート組成物は、高流動性コンクリート組成物の流動性低下が抑制され、コンシステンシーのロスが少ないことがわかる。
また、上記実施例１〜３のコンクリート材料を用いて、図７に示すようにして、社団法人日本下水道協会規格ＪＳＷＡＳＡ−６「下水道小口径管推進工法用鉄筋コンクリート管」の外圧試験７．１に準じた外圧試験を実施した。
具体的には、図７（ａ）に示すように、φ２００ｍｍ×３００ｍｍの外殻鋼管中に塩化ビニルのパイプ（ＶＵ１００×３００ｍｍ）を設置し、該外殻鋼管と塩化ビニルのパイプの間にコンクリート材料を打設して硬化させ、室内モデル管を形成した。
次いで、上記外圧試験に準じて、図７（ｂ）、（ｃ）に示すように、室内モデル管に外圧を０．５ｍｍ／分で載荷し、変位計およびひずみゲージから得られる変曲点をひび割れ荷重とした。
実施例１〜３のものについては、すべて２００ｋＮ／ｍ以上の外圧強度を有していた。

これにより、本発明のコンクリート組成物は、長時間の打設にも対応することが可能となり、また、コンクリートヒューム管等の製造においても、流動性が確保できるため、全体にわたり均一な組成となる。

本発明に適用される膨張コンクリートは、例えば、土木分野や建築分野において、経時的に流動性が劣化せず、作業性を確保しなければならないコンクリート構造物や、電柱等のコンクリートヒューム管等、均一な組成のコンクリート構造物を製造するのに適用することができる。

Claims

セメント、膨張材、細骨材、粗骨材、高性能減水剤、スランプロス低減剤（商品名ＴＫ４０００、花王株式会社製）、遅延剤及び水を含むコンクリート材料中、膨張材は１００ｋｇ／ｍ^３以上含まれ、高性能減水剤は膨張材に対して４．２〜８．０質量％、スランプロス低減剤は高性能減水剤に対して２０〜３０質量％、遅延剤は高性能減水剤に対して２〜３質量％含まれるように配合してなることを特徴とする、膨張コンクリートのスランプロス低減方法。
請求項１記載の膨張コンクリートのスランプロス低減方法において、水／（セメント及び膨張材）質量比が、２０〜４０％であることを特徴とする、膨張コンクリートのスランプロス低減方法。